Makalah Optik(PEMANTULAN DAN PEMBIASAN)

Disusun Oleh: Kelompok 31. Trie Rossy Handayani( 06121011003 )2. Kurnia Lahmita P( 06121011002 )3. Noviyanti( 06121011024)4. Violanti Anarky( 06121011028)5. Hesti Apriani ( 06121011033 )6. Nur Ismu Zakia Rizki( 06121011035 )7. Nisyaulmiyah ( 06121011037 )Dosen pengampu : Apit Fathurohman,S.Pd.,M.Si

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKAFAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKANUNIVERSITAS SRIWIJAYA2015

2

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji dan syukur kehadirat Tuhan atas karunia-Nya, kami dapat menyelesaikan makalah yang berjudul Pemantulan dan Pembiasan ini. Shalawat serta salam kami limpahkan kepada junjungan alam Nabi Muhammad SAW, kepada keluarganya, kepada para sahabatnya dan kepada umatnya yang turut dan setia kepada ajaran-Nya sampai akhir zaman.Makalah ini disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Optik . Dan dalam menyusun makalah ini, kami ingin menyampaikan rasa hormat dan terima kasih yang sebesar-besarnya, terutama kepada Apit Fathurohman,S.Pd.,M.Si sebagai dosen mata kuliah Optik, juga tak lupa kepada seluruh pihak yang telah ikut membantu dalam menyelesaikan makalah ini.Dengan kerendahan hati, kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca sangat kami harapkan demi kesempurnaan makalah ini.Besar harapan kami semoga makalah ini bermanfaat, khusunya bagi penulis dan umumnya bagi pembaca serta diharapkan makalah ini dapat bermanfaat bagi kepentingan dunia pendidikan.Inderalaya, Januari 2015

Penulis

DAFTAR ISIKata Pengantar.iDaftar IsiiiDaftar gambariiiBab I Pendahuluan1.1 Latar belakang11.2 Tujuan1Bab II Pembahasan2.1 Pemantulan22.1.1 Berkas Cahaya42.1.2 Jenis-jenis Pemantulan42.1.3 Hukum Pemantulan cahaya42.1.4 Pemantulan internal sempurna112.1.5 Prinsip kerja Transmisi serat Optik112.2 Pembiasan142.2.1 Refraksi oleh permukaan datar152.2.2 Refraksi oleh permukaan lengkung192.2.3 pembiasan pada suatu permukaan bola23Bab III Penutup3.1 Kesimpulan31Daftar Pustaka32

Daftar GambarGambar 1 Pemantulan teratur2Gambar 2 pemantulan baur3Gambar 3Pembiasan cahaya3Gambar 4Tiga jenis berkas cahaya.4Gambar 5 Hukum Pemantulan5Gambar 6 Sifat bayangan yang dihasilkan oleh cermin datar6Gambar 7 Cermin Cekung7Gambar 8Sinar istimewa pada cermin cekung7Gambar 9Pembentukan bayangan pada cermin cekung8Gambar 10 cermin cekung9Gambar 11 Refraktor9Gambar 12 Parabola 10Gambar 13 Cermin cembung10Gambar 14 Sinar istimewa pada cermin cembung10Gambar 15Pembentukan bayangan pada cermin cembung11Gambar 16 Pemantulan internal sempurna12Gambar 17 pembiasanpada permukaan datar19Gambar 18permukaan cermin19Gambar 19a pembiasan oleh permukaan cekung21Gambar 19bpembiasan pada permukaan cembung22Gambar 19c pantulan oleh cermin cekung23Gambar 19.d Pantulan oleh cermin cembung23Gambar 20 pembiasan pada permukaan bola24Gambar 21 Tinggi bayangan pada permukaan bola24Gambar 22 Prisma28Gambar 23. Refrakto29

i

BAB IPendahuluan1.1 Latar Belakang Pada pertengahan abad ke-17, umumnya orang menganggap bahwa cahaya teradi dari arus korpuskul. Korpuskul-korpusul ini dikatakan dipancarkan oleh sesuatu sumber cahaya, misalnya, matahari, atau nyala lilin lalu merambat keluar. Cahaya dapat menembus bahan yang bening tetapi memantul dari permukaan yang tidak bening. Kalau korpuskul itu memasuki mata, maka terangsanglah indera penglihatan kita. Mulai pertengahan abad ke-17 itu, waktu para ahli optika masih berpegang pada teori korpuskul, timbul pikiran baru yang mengatakan bahwa cahaya mungkin merupakan suatu bentuk gerak gelombang. Pada tahun 1678, Christian Huygens membuktikan bahwa hukum pemantulan dan hukum pembiasan cahaya dapat diterangkan atas dasar teori gelombang, dan bahwa teori ini dapat pula memberikan penjelasan yang mudah dimengerti mengenai pembiasan kembar. Gelombang itu dapat dipantulkan, dibiaskan, difokuskan dengan lensa, dipolarisasi dan sebagainya, seperti juga yang dapat dilakukan dengan gelombang cahaya. Pada umumnya, sinar cahaya yang jatuh pada perbatasan antara dua media yang transparan dan mempunyai cepat rambat yang berbeda akan terbagi menjadi dua bagian, sebagian tidak masuk ke dalam medium kedua tetapi dikembalikan ke medium pertama, disebut dipantulkan. Sedangkan sebagian lagi diteruskan ke dalam medium kedua dn arahnya akan berubah, disebut dibiaskan.1.2 Tujuan 1.2.1 Mampu mendeskripsikan konsep pemantulan dan pembiasan cahaya1.2.2 Mampu menerapkan konsep pemantulan dan pembiasan cahaya

BAB IIPEMBAHASAN2.1 PemantulanCahayamerupakan salahsatucontohgelombang elektromagnetik,yanggelombangyang tidakmemerlukanmediumsebagaimediaperambatannya. Misalnya,padasiang haritampakterang karenacahayamataharimenerangibumi. Walaupun matahariberada jauhdaribumidandipisahkan olehruanghampadiruangangkasa,namuncahayamataharimampusampaidibumi.Disekitarkita,adabanyaksekalibendayangmemancarkancahaya.Bendayang dapat memancarkan cahayadinamakansumber cahaya.Adaduamacamsumbercahaya,yaitusumber cahayaalamidansumbercahayabuatan. Sumbercahayaalamimerupakan sumbercahayayang menghasilkan cahayasecaraalamiahdansetiapsaat,contohnyamataharidanbintang. Sumbercahayabuatanmerupakansumbercahayayang memancarkan cahayakarenadibuatoleh manusia,dantidaktersediasetiapsaat,contohnyalampusenter,lampuneon,danlilin.Sebagaimana salahsatubentukgelombang,cahayamemilikisifat-sifatgelombang, diantaranyasifat cahaya yang dapatdipantulkan. Ketikacahayamengenaipermukaan yangdatardanlicin,cahayaakandipantulkansecarateratur,ataudinamakanpemantulan teratur (Gambar1).Misalnya,ketikacahayamengenaisebuahcermin.Seseorang dapatmelihat bayangannyamelaluisebuahcerminkarenacahayadipantulkanolehcermintersebut.

Gambar 1.PemantulanteraturPemantulanolehsebuahcermindatarmemilikisifatbayanganyangberukuran samabesar dengan ukuranbendanya.Pemantulan olehcermincekungmemilikisifatbayanganyangukurannya lebihbesardaripadaukuranbendanya, sedangkanpemantulanolehcermincembung memilikisifat bayanganyangukurannyalebihkecildaripadaukuranbendanya.Pemantulan jugatidakselalumengenaipermukaanyang licindandatar.Adakalanyacahaya dipantulkanoleh permukaanyangkasar,ataubiasanyadinamakanpemantulanbaur(Gambar2). Walaupunpemantulanbaurtidakdikehendaki ketikakitaberniatuntuk melihatbayangan dirikita, akantetapipemantulanbaurjugasangatberguna dalamkehidupan.Andaperhatikan bahwapada sebuahruangan, meskipun lampupadaruangantersebuttidakdinyalakan, tetapiruang tersebut cukupterangpadasiang hari.Inidisebabkan cahayamataharidipantulkan olehbenda-bendadi sekitarruangantersebut.

Gambar2.PemantulanbaurSelaindipantulkan, cahayadapatpulamengalamipembiasan.Pembiasan cahayamerupakan peristiwapembelokan cahayaketikamerambatdarisuatumediumkemediumlainyang memiliki indeksbiasyangberbeda.Pembiasan cahayaterjadikarenaadanyaperubahan kelajuangelombang cahayaketikagelombang cahayatersebutmerambatdiantaraduamediumberbeda.Gambar3menunjukkansalahsatu contohpembiasancahaya.

Gambar 3 pembiasan cahaya

2.1.1 Berkas CahayaCahaya biasanya tampak sebagai sekelompok sinar-sinar cahaya atau disebut juga berkas cahaya. Perhatikanlah cahaya matahari yang masuk melalui celah kecil ke dalam ruangan gelap, atau jalannya sinar dan proyektor di bioskop atau lampu sorot di panggung pertunjukan. Akan terlihat bahwa dalam zat antara yang serba sama, cahaya merambat menurut garis lurus yang berupa sinar cahaya.

Gambar. 4 Tiga jenis berkas cahaya, a) parallel, b) divergen dan c) konvergen.2.1.2 Jenis-Jenis Pemantulana) Pemantulan teratur Berkas sinar-sinar sejajar dipantulkan sejajar juga. Banyak sinar pantul yang mengenai mata pengamat sehingga benda tampat bersinar terang. Terjadi pada benda-benda yang permukaannya halus(rata), seperti kaca, baja dan aluminium.b) Pemantulan baur (difus) Berkas sinar-sinar sejajar dipantulkan ke segala arah. Hanya sedikit sinar pantul yang mengenai mata pengamat sehingga benda tampak suram. Terjadi pada benda yang mempunyai permukaan kasar (tidak rata)Pemantulan baur sangat berguna dalam kehidupan sehari-hari, jika tidak ada pemantulan baur maka tempat-tempat yang terhalang oleh cahaya matahari akan tampak gelap gulita.2.1.3 Hukum Pemantulan Cahaya Dalam membahas hukum pemantulan digunakan beberapa pengertian sebagai berkut : Sinar datang adalah sinar yang datang lurus pada permukaan benda. Sinar pantul adalah sinar yang dipantulkan leh permukaan benda. Garis normal adalah garis yang dibuat tegak lurus pada permukaan benda. Sudut datang adalah sudut antara sinar datang dan garis normal. Sudut pantul adalah sudut antara sinar pantul dan garis normal.

Gambar 5. Hukum PemantulanAda dua butir hukum pemantulan cahaya yang dikemukakan oleh Snellius :a) Sinar datang, garis normal dan sinar pantul terletak pada satu bidang dan berpotongan pada satu titik di bidang itu.b) Sudut antara sinar pantul dan garis norma (sudut pantul r) sama dengan sudut antara sinar datang dan garis normal (sudut datang i).Secara matematis dituliskan sebagai :

a. CERMIN DATARPengertian bayangan nyata dan bayangan maya- Bayangan nyata adalah bayangan yang terjadi karena perpotongan sinar-sinar pantul. Bayangan nyata tidak bisa dilihat langsung oleh mata tetapi dapat ditangkap oleh layar.-Bayangan maya adalah bayangan yang terjadi karena perpotongan perpanjangan sinar-sinar pantul. Bayangan maya dapat ditangkap secara langsung oleh mata tetapi tidap dapat ditangkap oleh layar.Sifat-sifat bayangan yang dihasilkan oleh cermin datar

Gambar 6. Sifat bayangan yang dihasilkan oleh cermin datarSifat-sifat bayangn yang dihasilkan oleh cermin datar:a. Mayab. Tegakc. Sama besar dengan bendanyad. Jarak bayangan ke cermin sama dengan jarak benda ke cermin.e. Menghadap terbalik dengan bendanya.

Jumlah bayangan yang dibentuk oleh dua buah cermin datarApabila sudut apit dua buah cermin datar adalah besarnya diubah-ubah, maka secara empiris jumlah bayangan yang dihasilkan memenuhi hubungan,

Dengan,n = jumlah bayangan yang dihasilkanh = sudut apit kedua cermin datarm = 1 jika (3600/) genap, m = o jika (3600/) ganjil.b. CERMIN CEKUNG Cermin cekung terbuat dari irisan bola yang permukaannya mengkilap atau bagian yang memantulkan cahaya. Apabila berkas sinar

Gambar 7 Cermin Cekungsejajar dijatuhkan pada permukaan cermin cekung, maka sinar-sinar pantulnya akan berpotongan pada satu titik yang disebut titik fokus.Titik fokus terletak di tengah-tengah garis hubung antara titik pusat kelengkungan cermin dan titik pusat bidang cermin. Cermin cekung disebut juga cermin konvergen (mengumpulkan sinar). Sinar-sinar istimewa pada cermin cekunga. Sinar datang sejajar sumbu utama dipantulkan melalui titik fokus.b. Sinar datang melalui titik fokus dipantulkan sejajar sumbu utama.c. Sinar datang melalui pusat kelengkungan cermin dipantulkan kembali melalui titik pusat itu juga.

gambar 8. Sinar istimewa pada cermin cekung

Pembentukan bayangan pada cermin cekung dan persamaanUntuk membentuk bayangan daris sebuah benda hanya cukup menggunakan dua sinar istimewa.

Gambar 9. Pembentukan bayangan pada cermin cekungKeterangan :Jarak OF = f = jarak focus.Jarak OP = R = jari-jari kelengkungan cermin.R = 2fS0 = jarak benda ke cerminSi = jarak bayangan ke cermin.Persamaan cermin cekung+=+= M= = Menentukan sifat bayangan pada cermin cekungMenentukan sifat bayangan yang dihasilkan oleh cermin cekung dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu melalui perhitungan dan melalui penomoran ruang.a. Melalui perhitunganJika dari hasil perhitungan diperoleh Si bernilai positif, maka bayangannya nyata dan terbalik. Sebaliknya, jika Si bernilai negative, maka bayangannya maya dan tegak. Sifat diperbesar atau diperkecilnya bayangan begantung pada nilai perbesaran M. jika M lebih besar dari satu, maka bayangannya diperbesar. Jika M kurang dari satu, maka bayangannya diperkecil.b. Melalui penomoran ruang Jika bayangan di ruang I, II atau III sifatnya nyata dan terbalik. Jika bayangan di ruang IV sifatnya maya dan tegak. Jika ruang bayangan lebih besar dari ruang benda maka bayangan diperbesar, jika ruang bayangan lebih kecil dari ruang benda maka bayangan diperkecil.

Kegunaan cermin cekunga. Untuk berhiasOrang yang berhias diusahakan terletak antara F dan O, sehingga akan terbentuk bayangan yang diperbesar, tegak dan maya.

Gambar 10. Cermin cekungb. Untuk reflektor cahaya pada lampu senter, lampu motor/mobilSumber cahaya diletakkan tepat di titik focus cermin cekung, sehingga akan terbentuk cahaya pantul yang sejajar.

Gambar 11 Reflektorc. Sebagai pengumpul cahaya pada teleskop atau mikroskopCahaya matahari yang datang pada cermin teleskop atau mikroskop merupakan berkas sinar yang sejajar, sehingga cahaya akan dikumpulkan pada titik fokus cermin.d. Sebagai pemusat sinyal-sinyal gelombang mikro dari satelit pada parabola stasiun penerima.

Gambar 12. Parabolac. CERMIN CEMBUNG

Gambar 13. Cermin CembungCermin cembung terbuat dari permukaan bola yang permukaan luarnya mengkilap atau bagian yang memantulkan cahaya. Titik fokus dan titik pusat kelengkungan cermin cembung terletak di bagian belakang. Oleh karena itu, jari-jari kelengkungan R dan jarak fokus/bertanda negatif. Cermin cembung bersifat menyebarkan cahaya (divergen). Sinar sinar istimewa pada cermin cembunga. Sinar datang sejajar sumbu utama, dipantulkan seolah-olah berasal dari fokus.b. Sinar datang seolah-olah menuju titik focus dipantulkan sejajar sumbu utama.c. Sinar datang seolah-olah menuju titik kelengkungan cermin dipantulkan seolah-olah dari titik pusat kelengkungan cermin itu juga.

gambar 14. Sinar istimewa pada cermin cembung

Rumus pembentukan bayangan pada cermin cembung

Gambar 15 Pembentukan bayangan pada cermin cembungDalam hal ini, jari-jari kelengkungan dan jarak fokus f harus diberi tanda negatif. Sifat bayangan pada cermin cembungSifat bayangan pada cermin cembung untuk benda yang berada di depannya adalah maya, tegak dan diperkecil. Dengan sifat cahaya yang demikian ini, cermin cembung banyak digunakan sebagai kaca spion pada kendaraan bermotor.2.1.4 Pemantulan Internal Sempurna (Total Internal Reflection)

Jika cahaya yang merambat pada suatu medium berpindah ke medium yang lain, maka pada batas kedua medium tersebut akan terjadi pembiasan atau pembelokan arah. Hal ini disebabkan karena kecepatan cahaya dalam kedua medium tersebut tidak sama. Semakin besar kerapatan suatu medium, makin kecil kecepatan cahaya yang melewatinya.Jikasuatuberkascahayadatangdanmediumyanglebihrapat kemediumyangkurangrapat, makasinar yang dibiaskanakanmenjauhigarisnormal.Pada suatusuclutdatangtertentudapat dibuat sedemikan rupa sehingga sudut bias 2 = 90 (sinar dibiaskan dalam arah sejajar permukaanbatas).Besarsudutdatangdalamkeadaanmi disebutsebagaisudutkritisatausudut batas dengan lambang k.Untuk nilai-nilai sudut datang 1 yang lebih besar dari k semua cahayayangdatangakandipantulkan, tidakadayangdibiaskan. Peristiwamidikenalsebagai pemantulansempurna.

Gambar 16 Pemantulan internal sempurnaPemantulan internal sempurna adalah pemantulan yang terjadi pada bidang batas dua zat bening yang berbeda kerapatan optiknya. Cahaya datang yang berasal dari air (medium optik lebih rapat) menuju ke udara (medium optik kurang rapat) dibiaskan menjauhi garis normal (berkas cahaya J). Pada sudut datang tertentu, maka sudut biasnya akan 90O dan dalam hal ini berkas bias akan berimpit dengan bidang batas (berkas K). Sudut datang dimana hal ini terjadi dinamakan sudut kritis (sudut batas).Sudut kritis adalah sudut datang yang mempunyai sudut bias 90O atau yang mempunyai cahaya bias berimpit dengan bidang batas. Apabila sudut datang yang telah menjadi sudut kritis diperbesar lagi, maka cahaya biasnya tidak lagi menuju ke udara, tetapi seluruhnya dikembalikan ke dalam air (dipantulkan)(berkas L). Peristiwa inilah yang dinamakan pemantulan internal sempurna Syarat terjadinya pemantulan internal sempurna :1. Cahaya datang berasal dari zat yang lebih rapat menuju ke zat yang lebih renggang.2. Sudut datang lebih besar dari sudut kritis.Beberapa peristiwa pemantulan sempurna dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, diantaranya :1. Terjadinya fatamorganaPada siang hari yang terik di jalan aspal pada kejauhan tertentu tampak seakan-akan ada genangan air. Hal yang sama juga terjadi di gurun pasir. Peristiwa fatamorgana disebabkan karena cahaya dari angkasa melintasi udara dingin dan memasuki udara panas yang dekat dengan permukaan bumi. Udara panas memiliki indeks bias lebih kecil dibanding udara dingin, karena udara panas kerapatannya juga kecil. Ketika cahaya mengenai bidang batas antara kedua lapisan udara dengan sudut datang melampaui sudut kritisnya, maka terjadilah pemantulan sempurna dan bayangan angkasa nampak seperti genangan air di jalan atau di padang pasir.2. Intan tampak berkilauanBerlian tampak berkilauan karena sinar yang masuk ke dalam berlian tersebut ketika akan keluar sebagian besar terlebih dahulu mengalami beberapa kali pemantulan sempurna oleh permukaan bagian dalam berlian. Pemantulan sempurna terhadap cahaya yang akan keluar tersebut mudah terjadi karena intan memiliki indeks bias 2,417 sehingga sudut kritisnya hanya 24 derajat.3. Serat OptikSerat optik, digunakan pada alat telekomunikasi atau bidang kedokteran. Serat ini digunakan untuk mentransmisikan percakapan telefon, sinyal video, dan data komputer. Serat optik terdiri dari inti yang terbuat dari gelas berindeks tinggi yang dilapisi dengan lapisan tipis gelas berindeks bias rendah. Cahaya yang masuk lewat salah satu ujung akan menumbuki bidang batas antara kedua lapisan gelas dengan sudut datang lebih besar dari sudut kritisnya sehingga mengalami pemantulan sempurna dari sisi yang satu ke sisi yang berseberangan secara bergantian. Akibat pemantulan tersebut, cahaya menempuh jarak sepanjang serat optik dan keluar pada ujung yang lain dengan intensitas yang tidak berkurang. Serat optik banyak dimanfaatkan, diantaranya dalam teknologi telekomunikasi dan bidang kedokteran. Dalam bidang kedokteran serat optik digunakan untuk memeriksa organ-organ tubuh bagian dalam tanpa perlu membedahnya.Fiber optik secara harafiah memiliki arti serat optik atau bisa juga disebut serat kaca. Fiber optik memang berupa sebuah serat yang terbuat dari kaca, namun jangan Anda samakan dengan kaca yang biasa Anda lihat. Serat kaca ini merupakan serat yang dibuat secara khusus dengan proses yang cukup rumit yang kemudian dapat digunakan untuk melewati data yang ingin Anda kirim atau terima.Fiber Optik atau Serat optik adalah sebuah kaca murni yang panjang dan tipis serta berdiameter sangat kecil (mikron). Serat optik terbuat dari bahan dielektrik yang berbentuk seperti kaca (glass). Di dalam serat inilah energi cahaya yang dibangkitkan oleh sumber cahaya disalurkan (ditransmisikan) sehingga dapat diterima di ujung unit penerima (receiver). Serat optik menggunakan prinsip pemantulan sempurna dengan membuat kedua indeks bias dari core dan cladding berbeda, sehingga cahaya (informasi) dapat memantul dan merambat di dalamnya. Serat optik ditemukan pada tahun 1960-an oleh seorang ilmuwan Fisika bernama Charles Kao dan saat ini telah menjadi tulang punggung bagi komunikasi dunia. Struktur bagian serat optik terdiri dari core, cladding dan coating. Core merupakan bagian inti dari serat optik, tempat cahaya dilewatkandimana gelombang cahaya yang dikirimkan akan merambat. Core mempunyai indeks bias lebih besar dari lapisan kedua. Core terbuat dari kaca (glass) yang berdiameter antara 2 m 125 m, dalam hal ini tergantung dari jenis serat optiknya.Dibagianinimengalirinformasiyang akandisampaikandaripengirimke penerima, bisa berupa data maupun suara dengan berbagai aplikasi dan konten di dalamnya Cladding mengelilingi inti yang berfungsi sebagai cermin yaitu memantulkan cahaya agar dapat merambat ke ujung lainnya. Dengan adanya cladding ini cahaya dapat merambat dalam core serat optik. Cladding terbuat dari bahan gelas dengan indeks bias yang lebih kecil dari core. Cladding merupakan selubung dari core. Diameter cladding antara 5 m 250 m. Hubungan indeks bias antara core dan cladding akan mempengaruhi perambatan cahaya pada core (mempengaruhi besarnya sudut kritis). Buffer Coating adalah pelapis pelindung pertama serat optik yang berfungsi sebagai pelindung mekanis pada serat optik. Coating terbuat dari bahan plastik yang juga berfungsi untuk melindungi serat optik dari kerusakan.

Cahaya dapat merambat didalam serat optik melalui proses pemantulan sempurna yang disebabkan oleh perbedaan indeks bias core (n1) dan indeks bias cladding (n2) seperti pada gambar di bawah. Semakin sempurna proses pemantulan ini, maka semakin panjang jangkauannya.2.1.5 Prinsip Kerja Transmisi Serat OptikBerlainan dengan telekomunikasi yang mempergunakan gelombang elektromagnet maka pada serat optik gelombang cahayalah yang bertugas membawa sinyal informasi. Pertama-tama microphone merubah sinyal suara menjadi sinyal listrik. Kemudian sinyal listrik ini dibawa oleh gelombang pembawa cahaya melalui serat optik dari pengirim (transmitter) menuju alat penerima (receiver) yang terletak pada ujung lainnya dari serat. Modulasi gelombang cahaya ini dapat dilakukan dengan merubah sinyal listrik termodulasi menjadi gelombang cahaya pada transmitter dan kemudian merubahnya kembali menjadi sinyal listrik pada receiver. Pada receiver sinyal listrik dapat dirubah kembali menjadi gelombang suara.Tugas untuk merubah sinyal listrik ke gelombang cahaya atau kebalikannya dapat dilakukan oleh komponen elektronik yang dikenal dengan nama komponen optoelectronic pada setiap ujung serat optik.Dalam perjalanannya dari transmitter menuju ke receiver akan terjadi redaman cahaya di sepanjang kabel serat optik dan konektor-konektornya (sambungan). Karena itu bila jarak ini terlalu jauh akan diperlukan sebuah atau beberapa repeater yang bertugas untuk memperkuat gelombang cahaya yang telah mengalami redaman.2.2 Pembiasan2.2.1 Refraksi Oleh Permukaan Datar.Jika sinar dibiaskan oleh permukaan batas antara dua media, maka berlaku Hukum Snellius. Jika sinar jatuh pada keping sejajar dari bahan transparan, misalnya gelas, maka setelah keluar dari keping jalan akan sejajar dengan sinar datang tetapi bergeser pada jarak tertentu terhadap sinar datang : (gambar 5.6 hal 272)I. Pembiasan oleh sinar sinar yang paraksialSemua sinar yang berasal dari sebuah titik benda setelah dipantulkan akan didivergensikan pada sebuah titik, tetapi tidak demikian untuk sinar bias (gambar 5.7 hal 272)Benda S mempunyai bayangan sinar sinar pantul yaitu S. Akan tetapi bayangan dari sinar bias tidak berkumpul di S atau SMisal : s adalah jarak bendas' adalah jarak bayangan karena sinar pantuls adalah jarak bayangan karena salah satu sinar bias sehingga sehingga Jadi

= karena n sin i = n sin r

tidak konstan, bergantung pada besar i, berarti sinar bias tidak dapat berpotongan di satu titik atau sinar tidak didivergensi dari sebuah titik. Jika sinar yang dipakai adalah paraksial, yaitu sinar sinar dengan sudut jatuh yang kecil sekali, maka akan mendekati 1Jadi s = s , maka sinar sinar bias didivergensikan dari sebuah titik. Sekarang jika dipakai keping gelas yang sejajar, dapat ditentukan letak bayangan untuk sinar sinar yang paraksial. Misal benda berada di S, maka S adalah bayangan yang dibuat oleh permukaan pertama, akan merupakan benda untuk permukaan kedua yang bayangannya akan terletak di S.(gambar 5.8, hal 273)Untuk sinar sinar yang paraksial berlaku :

Jadi bayangan akan bergeser SS

Jika n = 1, dan kita mengamati pada arah gerak lurus, maka benda tampak lebih dekat dari yang sesungguhnya.Kedalaman Sebenarnya dan Tidak Sebenarnya (Semu)Sebuah benda yang berada pada medium pembias, akan tampak lebih dekat.(gambar 5.9)

Jadi, n = = untuk sinar sinar paraksialJadi n = Hal ini memang sesuai dengan persamaan (5.7), jika jarak Pembiasan (Refraksi) Melalui susunan lapisan lapisanJika kita mempunyai susunan lapisan lapisan yang sejajar dari bermacam indeks bias, maka setelah keluar dari lapisan terakhir sinar datang akan dibelokkan, sesuai dengan rumus :

Dengan :i1 = sudut jatuh pada permukaan Irm = sudut bias pada permukaan terakhirn1 = indeks bias pada medium I (bukan lapisan I)nm = indeks bias medium terakhir (bukan lapisan terakhir)

Sudut KritisAda dua macam sudut kritis, yaitu a) sudut datang kritis, bila sudut bias 90o , b) sudut bias kritis, bila sudut datang 90o(gambar 5.11) Hal 276

Pada gambar 5.11a sinar datang dari medium optis lebih rapat (n) ke medim optis kurang rapat (n), n > n. Sinar datang pada sudut i > ikr, maka tidak akan dibiaskan lagi. Oleh karena itu terjadilah pemantulan sempurna.maka Jika digunakan prinsip balik cahaya pada gambar 5.11a, yait sinar bias ketiga menjadi sinar datang, maka sinar datang ketiga menjadi sinar bias. Hal tersebut sama dengan yang terjadi pada 5.11b. Perhatikan gambar 5.11b. tiga buah sinar datang dari media optis kurang rapat (n) dengan berbagai sudut datang dibiaskan dengan tiga buah sudut bias yang berbeda. Sinar datang ketiga pada sdut datang menghasilkan sudut bias rkr yang merupakan sudut bias terbesar.maka Contoh Umum Pembiasan Pada Permukaan DatarSebuah contoh umum tentang pembiasan pada suatu permukaan datar dihasilkan dengan cara memandang vertikal ke bawah ke dalam air kolam yang tenang atau ke kolam renang. Adapun pada gambar di bawah ini melukiskan kejadian tersebut. Dua sinar terlihat lebih menyebar dari titik Q pada suatu jarak s di bawah permukaan. Di sini, n (udara) lebih kecil daripada n (air) dan sinar datang di V disimpangkan menjauhi dari normal. Sinar sinar setelah mengalami pembiasan kelihatan menyebar dari Q menuju kepada seorang pengamat yang sedang melihat vertikal ke bawah, dan anak panah PQ kelihatan naik ke kedudukan PQBerdasarkan persamaan :

Oleh karena itu kedalaman hanya terlihat s hanyalah dari kedalaman yang sebenarnya s. Fenomena yang sama menjelaskan sebuah dayung kelihatan patah apabila sebagian daripadanya merentang di bawah permukaan air. Bagian yang terendam kelihatan terangkat ke atas dari kedudukan yang sebenarnya. (gambar 13)

Gambar 17, pembiasanpada permukaan datar2.2.2 Refraksi Pada Permukaan Lengkung (Sferis)Macam macam bentuk permukaan lengkung adalah sferis, eliptis, dan parabolis. Pada permukaan lengkung masih berlaku hukum-hukum pemantulan dan pembiasan seperti pada permukaan datar, sebab permukaan lengkung ini dapat dianggap sebagai terdiri dari banyak sekali bidang bidang datar kecil kecil yang menyinggng permkaan lengkung tersebut. Permukaan langsung sferis mempunyai pusat lengkung (C) dengan garis garis yang dibuat melalui pusat radial keluar adalah garis garis normal (garis tegak lurus pemukaan), titik verteks atau kutub V. Bentuk permukaan cembung atau cekung dilihat terhadap arah sinar datang (gambar 14)

Gambar 18a. Permukaan cembung C= Pusat Lengkungb. Permukaan cekung V=Verteks

Definisi Untuk Permukaan Sferis1. Sumbu utama garis hubung titik C dan V2. Jari jari kelengkungan VC = r (permukaan datar mempunyai r = ~)3. Titik api (F=fokus), jarak fokus = fTitik fokus adalah sebah titik bayangan (benda) jika benda (bayangan) berada di tempat tak hingga. Jarak fokus adalah jarak dari titik fokus ke verteks (V). Sinar sejajar sumbu utama akan dipantulkan (dibiaskan) melalui titik fokus, dan sinar melalui fokus akan dipantulkan (dibiaskan) sejajar sumbu utama.4. Sinar yang paraksial adalah sinar sinar yang dekat dengan sumbu utama.Konversi Tanda TandaKonvensi (perjanjian) yang digunakan adalah sebagai berikut :Syarat : sinar berjalan dari kiri ke kanan.1. Jarak benda s > 0, bila benda berada di sebelah kiri verteks (benda real)2. Jarak bayangan s > 0, bila bayangan berada di sebelah kanan verteks, berarti :s > 0 karena refleksi, adalah bayangan virtuals > 0 karena refraksi, adalah bayangan real3. r > 0, jika C (pusat lengkung) berada di sebelah kanan verteks4. Tinggi benda, y > 0 jika benda ke atas5. Tinggi bayangan, y > 0, jika bayangan ke atasy dan y berlainan tanda, berarti bayangan terbalikRumus Descartes UmumRumus Decartes berlaku untuk pantulan dan pembiasan. Untuk pembiasan berlaku :dengan : n = indeks bias medium di depan permukaan lengkung n= indeks bias medium di belakang permukaan lengkung

Rumus ini dapat dipakai untuk pemantulan dengan substitusi n = -n, sehingga : atau

Untuk cermin datar : r = -, sehingga s = sGambar 19a pembiasan oleh permukaan cekung

Keterangan Gambar 19aP = benda titikP = bayangan dari P karena pembiasanCA = garis normali = sudut jatuhr = sudut biasVC = sumbu utamaAB = h, VP = s, VP = sVC = jari jari permukaan = r sudut antara sinar datang dan sumbu utama sudut antara sinar bias dan sumbu utama sudut antara garis normal dan sumbu utamaVB kecil sehingga titik B dianggap berimpit dengan V : = + i, maka i = : = + r, maka r =

Untuk sudut sudut kecil berlaku :i = tan i = sin i = tan = sin r = tan r = sin r

jadi, tan i = tan - tan tan r = tan - tan dari Hukum Snellius n sin i = n sin r dapat menjadi n(tan - tan ) = n (tan - tan ) atau : = n = atau = (terbukti)P di depan permukaan cekung berarti s 0Dari PAC : Dari PAC : , maka

atau atauP di belakang permukaan cembung s > 0C di belakang permukaan cembung r > 0Lihat gambar 19.c adalah pantulan oleh cermin cekung

Bayangan P berada di depan cermin, berarti bayangan real.i = sudut datangr = sudut pantuli = r

Persamaan Decratesgunakan , maka Lihat gambar 19d : pantulan oleh cermin cembung.

Bayangan P berada di belakang cermin berarti bersifat maya.

2.2.3 Pembiasan Pada Suatu Permukaan BolaAkhirnya, kita lihat pembiasan pada suatu permukaan bola. Dalam gambar dibawah ini (16),

Gambar 20. Pembiasan pada permukaan bola

16. Konstruksi untuk mencari kedudukan bayangan P dari sebuah benda titik P, terbentuk oleh pembiasan pada permukaan bola.

Gambar 21. Konstruksi untuk menentukan tinggi bayangan yang dibentuk pembiasaan pada permukaan bola.P ialah sebuah titik benda pada suatu jarak s di sebelah kiri sebuah permukaan bola yang jari jarinya R. Angka bias di sebelah kiri dan kanan permukaan masing masing adalah n dan n. Sinar PV, datang dalam arah normal, menerobos masuk ke dalam medium kedua tanpa penyimpangan (deviasi). Sinar PB, yang membentuksudut u terhadap sumbu datang pada suatu sudut terhadap normal dan dibiaskan pada suatu sudut . Sinar sinar tersebut berpotongan di P pada suatu jarak s di sebelah kanan puncak. Akan kita lihat bahwa jika suatu sudut u kecil, semua sinar yang datang dari P berpotongan di titik yang sama P, sehingga P menjadi bayangan nyata dari P. Jarak benda dan jarak bayangan kedua duanya positif. Jari jari kelengkungan juga positif, sebab arah dari permukaan ke pusat kelengkungan sama seperti arah cahaya yang dibiaskan.Apabila memandang sinar sinar datang dari P yang dipantulkan pada permukaan, seperti dalam 39-8, maka jari jari kelengkungannya negatif. Jadi jari jari kelengkungan suatu permukaan tertentu mempunyai satu tanda bagi cahaya yang dipantulkan dan tanda yang berlawanan bagi cahaya yang dibiaskan. Ini merupakan harga yang harus kita bayar supaya relasi yang menghubungkans, s, dan jarak fokus, akan memiliki bentukaljabar yang serupa bagi kedua dua pemantulan dan kebiasaan.Dari segitiga PBC dan PBC, kita peroleh :, Berdasarkan hukum Snell, n sin = n sin Juga tangen sudut sudut u, udan D ialah :

Konsep-konsep titik fokus dan jarak fokus dan dapat juga diterapkan kepada suatu permukaan yang membiaskan. Permukaan semacam itu dicari untuk memperoleh dua titik fokus. pertama ialah titik benda apabila bayagan berada di tak-hingga jauhnya. titik-titk tersebut terletak diatas kedua belah permukaan yang berlawanan dan pada jarak yang berbeda dari permukaan itu, sedemikian hingga satu permukaan tunggal yang membiaskan akan memiliki dua jarak fokus. kedudukan titik-titik fokus dapat langsung dicari dari per (39-14) dengan menuliskan s atau s sama dengan tak-berhingga.Prinsip FermatPierre de Fermat (1601-1665) mengembangkan sebuah prinsip umum yang dapat digunakan untutk menentukan lintasan cahaya sewaktu merambat dari satu titik ke titik lain. Prinsip Fermat menyatakan bahwa ketika sinar cahaya merambat antara dua titik, lintasannya pastilah yang membutuhkan selang waktu terkecil. Akibat yang jelas dari prinsip ini adalah bahwa lintasan-lintasan dari sinar cahaya yang merambat dalam medium yang homogeny adalah garis lurus, karena suatu garis lurus adalah jarak terpendek antara dua titik.Prinsip Fermat dapat digunakan untuk menurunkan hukum pembiasan Snellius. Misalkan berkas sinar merambat dari titik P di medium 1 ke titik Q di medium 2, dimana P dan Q, masing-masing berada pada jarak-jarak yang tegak lurus a dan b, dari perbatasan. Kelajuan cahaya adalah c/n1 di medium 1 dan c/n2 di medium 2. 3 Indeks BiasPembiasan cahaya dapat terjadi dikarenakan perbedaan laju cahaya pada kedua medium. Laju cahaya pada medium yang rapat lebih kecil dibandingkan dengan laju cahaya pada medium yang kurang rapat. Menurut Christian Huygens (1629-1695) :Perbandingan laju cahaya dalam ruang hampa dengan laju cahaya dalam suatu zat dinamakan indeks bias.Secara matematis dapat dirumuskan :N = dimana :- n = indeks bias- c = laju cahaya dalam ruang hampa ( 3 x 108 m/s)- v = laju cahaya dalam zat

Pada dasarnya tidak ada rumus sistematis dari indeks bias tetapi rumus yang indeks bias adalah , dimana c = laju cahaya pada ruang hampa yang kita ketahui besarnya adalah 3x 108 m/det, dan v adalah laju cahaya pada suatu zat yang dipengaruhi oleh udara, yang besar nya sudah tentu lebih kecil dari pada kelajuan cahaya pada ruang hampa. Maka jika diformulasikan

Akan didapatkan hasil nilai indeks bias n= > 1. Itulah alasan nya kenapa nilai indeks bias selalu lebih besar dari satu. Indeks bias tidak pernah lebih kecil dari 1 (artinya, n < 1), dan nilainya untuk beberapa zat ditampilkan pada tabel dibawah ini.

(sumber : www.wikipedia.org)Tabel 1 indeks bias beberapa zatPembiasan adalah peristiwa pembelokan arah rambat gelombang akibat melewati bidang batas dua medium yang berbeda. Cahaya sebagai gelombang mengalami pembiasan ketika melewati bidang batas dua medium yang berbeda misalnya ketika cahaya berasal dari udara menuju ke air maka arah siar akan dibelokkan. Kali ini blogger akan membahas hukum pembiasan gelombang cahaya.Cahaya sebagai gelombang elektromagnetik melewati sifat sama seperti gelombang. Hukum pembiasan secara umum juga akan berlaku sama untuk gelombang cahaya. Hukum utama pembiasanHukum I pembiasan dari Snellius : sinar datang, sinar bias dan garis normal terletak pada satu bidang datar.Sudut datang (i) adalah sudut yang dibentuk antara sinar datang dengan garis normal dan sudut bias adalah sudut yang dibentuk antara sinar bias dengan garis normal1. Indeks bias mutlak, Indeks bias mutlak adalah suatu ukuran kemampuan medium itu untuk membelokkan cahaya. Jadi tipa medium akan memiliki indeks bias yang berbeda indeks bias mutlak juga menunjukkan kerapatan dan kerenggangan suatu bahan misalnya gelas lebih rapat dari pada air maka indeks bias gelas lebih besar dari pada air.

dimana n= indeks bias mutlak, i= sudut datang, dan r= sudut bias2. Indeks bias relatifAdalah ukuran perbadingan indeks bias medium satu terhadap medium lainnya. Secara umum ditulis dalam sebuah persamaan n1 sin i = n2 sin rdimana n1 = indeks bias mutlak medium 1, n2= indeks bias mutlak medium 2, i= sudut datang dan r =- sudut bias.Hukum II pembiasan SnelliusHukum kedua Snellius berbunyi: sinar datang dari medium kurang rapat ke medium lebih rapat (n1< n2) , sinar akan dibelokkan mendekati garis normal. Jika sinar datang dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat (n1> n2). Sinar akan dibelokkan menjauhi garis normal.Pembiasan Cahaya pada Prisma Prisma adalah zat bening yang dibatasi oleh dua bidang datar. Apabila seberkas sinar datang pada salah satu bidang prisma yang kemudian disebut sebagai bidang pembias I, akan dibiaskan mendekati garis normal. Sampai pada bidang pembias II, berkas sinar tersebut akan dibiaskan menjauhi garis normal. Pada bidang pembias I, sinar dibiaskan mendekati garis normal, sebab sinar datang dari zat optik kurang rapat ke zat optik lebih rapat yaitu dari udara ke kaca. Sebaliknya pada bidang pembias II, sinar dibiaskan menjahui garis normal, sebab sinar datang dari zat optik rapat ke zat optik kurang rapat yaitu dari kaca ke udara. Sehingga seberkas sinar yang melewati sebuah prisma akan mengalami pembelokan arah dari arah semula. Marilah kita mempelajari fenomena yang terjadi jika seberkas cahaya melewati sebuah prisma seperti halnya terjadinya sudut deviasi dan dispersi cahaya.

Gambar 22. PrismaBahan bening yang dibatasi oleh dua bidang permukaan yang bersudut disebut prisma. Besarnya sudut antara kedua permukaan itu disebut sudut pembias. Apabila seberkas cahaya masuk pada salah satu permukaan prisma, cahaya akan dibiaskan dari permukaan prisma lainnya. Karena adanya dua kali pembiasan, maka pada prisma terbentuklah sudut penyimpangan yang disebut sudut deviasi. Sudut deviasi adalah sudut yang dibentuk oleh perpotongan dari perpanjangancahaya datang dengan perpanjangan cahaya bias yang meninggalkan prisma. P, Q, R, dan S menyatakan jalannya cahaya dari udara masuk ke dalam prisma kemudian meninggalkan prisma lagi.Pada proses pembiasan berlaku Hukum Snellius:sinar datang dari medium kurang rapat (n1) menuju medium lebih rapat (n2) akan dibiaskan mendekati garis normal, begitu juga sebaliknya.

Alat untuk mengukur indeks bias

(sumber : www.wikipedia.org)Gambar 23. Refrakto

Refraktometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kadar/ konsentrasi bahan terlarut. Misalnya gula, garam, protein, dsb. Prinsip kerja dari refraktometer sesuai dengan namanya adalah memanfaatkan refraksi cahaya. Refraktometer ditemukan oleh Dr. Ernest Abbe seorang ilmuan dari German pada permulaan abad 20 (Anonim, 2010).Indeks bias adalah perbandingan kecepatan cahaya dalam udara dengan kecepatan cahaya dalam zat tersebut. Indeks bias berfungsi untuk identifikasi zat kemurnian, suhu pengukuran dilakukan pada suhu 20oC dan suhu tersebut harus benar-benar diatur dan dipertahankan karena sangat mempengaruhi indeks bias. Harga indeks bias dinyatakan dalam farmakope Indonesia edisi empat dinyatakan garis (D) cahaya natrium pada panjang gelombang 589,0 nm dan 589,6 nm. Umumnya alat dirancang untuk digunakan dengan cahaya putih. Alat yang digunakan untuk mengukur indeks bias adalah refraktometer ABBE. Untuk mencapai kestabilan, alat harus dikalibrasi dengan menggunakan plat glass standart (Anonim, 2010).Refraktometer Abbe adalah refraktometer untuk mengukur indeks bias cairan, padatan dalam cairan atau serbuk dengan indeks bias dari 1,300 sampai 1,700 dan persentase padatan 0 sampai 95%, alat untuk menentukan indeks bias minyak, lemak, gelas optis, larutan gula, dan sebagainnya, indeks bias antara 1,300 dan 1,700 dapat dibaca langsung dengan ketelitian sampai 0,001 dan dapat diperkirakan sampai 0,0002 dari gelas skala di dalam (Mulyono, 1997).Pengukurannya didasarkan atas prinsip bahwa cahaya yang masuk melalui prisma-cahaya hanya bisa melewati bidang batas antara cairan dan prisma kerja dengan suatu sudut yang terletak dalam batas-batas tertentu yang ditentukan oleh sudut batas antara cairan dan alas.

BAB IIIPENUTUP3.1 Kesimpulan Pemantulanolehsebuahcermindatarmemilikisifatbayanganyangberukuran samabesar dengan ukuranbendanya.Pemantulan olehcermincekungmemilikisifatbayanganyangukurannya lebihbesardaripadaukuranbendanya, sedangkanpemantulanolehcermincembung memilikisifat bayanganyangukurannyalebihkecildaripadaukuranbendanya. Pembiasan cahayamerupakan peristiwapembelokan cahayaketikamerambatdarisuatumediumkemediumlainyang memiliki indeksbiasyangberbeda.Pembiasan cahayaterjadikarenaadanyaperubahan kelajuangelombang cahayaketikagelombang cahayatersebutmerambatdiantaraduamediumberbeda.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.slideshare.net/zhibuncyth/cahaya-15911379 (online : 03 maret 2013)www.tofi.or.id (online : 03 maret 2013)

www.wikipedia.org. (online : 03 maret 2013)

Jewett, Serway. 2010. Fisika untuk Sains dan Teknik (penerjemah : Chriswan Sungkono). Jakarta : Salemba Teknika.

Aby Sarojo, Ganijanti.2010.Gelombang dan Optika.Jakarta : Salemba TeknikaXiyuan Chen, Chong Shen.2010.Jurnal : Study on temperature error processing technique for fiber optic gyroscopeP. Juleang, R. Putthacharoen, S. Mitatha, P.P. Yupapin.2009. Jurnal : Highly secured optical communication by optical key and identification address

1